Extrasolare Planeten: Fünf Planeten um Tau Ceti?

astronews.com Redaktion

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Der Stern Tau Ceti gleicht unserer Sonne, ist mit bloßem Auge zu sehen und liegt in einer Entfernung von nur zwölf Lichtjahren im Sternbild Walfisch. Vor Weihnachten haben Astronomen nun die potentielle Entdeckung von gleich fünf Planeten um diesen Stern bekannt gegeben. Eine der Super-Erden kreist dabei sogar in der habitablen Zone um Tau Ceti. (28. Dezember 2012)

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Alex74

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Ich habe das Teil überflogen und dort gelesen wo ich es einigermaßen verstehen konnte.
Einige Punkte verstehe ich aber überhaupt nicht und widersprechen dem was ich über Tau Ceti weiß (bzw. glaube zu wissen);

Vor allem der Umstand, daß Tau Ceti uns fast direkt einen seiner Pole zuwendet sollte doch bedeuten daß wir mit der dort behandelten Methode (Radialgeschwindigkeitsmessung) überhaupt keine Chance haben sollten da was zu finden - höchstens wenn der Stern ziemlich gekippt sein sollte.

Insofern kommt mir die Fundmeldung äußerst suspekt vor - in etwa wie wenn der Fund der Spielzeugfabrik des Weihnachtsmanns am Nordpol gemeldet werden würde.
Die Daten und die Berechnung sind sicher irgendwie OK, das kann ich im einzelnen nicht prüfen. Aber wenn man (aus früheren Untersuchungen) weiß daß man da so nichts finden kann, dann ist ein Fund auf Basis solcher Untersuchungen...öhm...seltsam.

Wie seht Ihr das?

Gruß Alex
 

Bynaus

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Nun, eine (fast) normale Blickrichtung auf das System schliesst natürlich nicht grundsätzlich aus, dass man ein Planetensystem dort entdeckt - vielmehr könnte es erklären, warum wir die Planeten nicht schon viel früher gefunden haben.

Auf Seite 18 diskutieren die Autoren die Stabilität des Systems bei sehr geringer Neigung der Bahnnormalen gegen die Sichtachse. Bis zu einer Neigung von nur gerade 3° wäre das System immer noch dynamisch stabil - allerdings hätten die Planeten dann das 40-fache ihrer Minimumsmassen, wären also allesamt Gasriesen in der Massenregion von Saturn*. Sie räumen aber auch ein, dass ihre Abschätzung diesbezüglich etwas vereinfachend ist und verbessert werden sollte.

* Das verstehe ich allerdings nicht ganz: sin(3°) ist ca. 0.05, also ein Faktor 20. Woher kommt der Faktor 40?

Gemäss einem Zitat (Seite 3) in dieser Arbeit hier: http://articles.adsabs.harvard.edu/...GH&whole_paper=YES&type=PRINTER&filetype=.pdf

...beträgt die Neigung der Tau Ceti Rotationsachse etwa 0-40°. Die Minimumsmassen der Planeten - wenn sie in der Äquatorebene des Sterns kreisen! - wären dann mindestens 1.5 Mal grösser als die Minimumsmassen. Die Arbeit oben handelt vor allem von der Scheibe, wobei sie davon ausgehen, dass man diese von der Seite sieht. Vielleicht ist Tau Ceti irgendwann gekippt? Aber wodurch?
 

Alex74

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Man hat doch bereits die Größe der Trümmerwolke um Tau Ceti messen können (die wohl einiges größer ist als unser Asteroiden- und Kuipergürtel); liegt dafür ein (und sei es noch so grobes) Bild vor (wie dies bei Fomalhaut der Fall ist)? Aus der optischen Abplattung des Gürtels könnte man doch einfach den Winkel bestimmen, den das System uns gegenüber einnimmt.

Gasriesen in dieser Nähe zum Stern bei einem derart alten Stern würde ich mal über den Daumen stark anzweifeln. Und daraus ergibt sich daß wir eher auf die "Kante" des Systems schauen, woraus sich ergibt daß Stern und Planeten stark gegeneinander geneigt sind oder irgendwo in den Messungen/Berechnungen ein Fehler ist.

Gruß Alex
 

Bynaus

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Aus der optischen Abplattung des Gürtels könnte man doch einfach den Winkel bestimmen, den das System uns gegenüber einnimmt.

Ja, davon handelt auch der verlinkte Artikel. Sie leiten daraus eine Neigung der Scheibe von 60-90° ab (also ziemlich stark zur Seite geneigt), was natürlich entweder bedeutet, dass der Stern stark gegen die Scheibe gekippt ist, oder dass der Stern uns vielleicht doch nicht die Pole zeigt... Anderseits ist die Scheibe im Bild für meinen Geschmack sehr unregelmässig. Ich bin nicht sicher, ob man da wirklich sehen kann, was sie zu sehen glauben.

Gasriesen in dieser Nähe zum Stern bei einem derart alten Stern würde ich mal über den Daumen stark anzweifeln.

Gasriesen von mehr als ca. 50 Erdmassen sind über die Lebensdauer von sonnenähnlichen Sternen definitiv stabil (gegen Verdampfung ihrer Atmosphäre). Da gibt es auch ältere Sterne, die immer noch Hot Jupiter besitzen.
 

Toni

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Die Entdeckung dieser Planeten steht auch schon im Wiki vermerkt! ^^
Wikipedia schrieb:
Die Anwendung verfeinerter Berechnungsmethoden auf die Radialgeschwindigkeitsdaten von Tau Ceti deutet nun auf die Präsenz von fünf Planeten in dynamisch-stabilen Orbits mit Umlaufzeiten von 13,9, 35,4, 94, 168 und 640 Tagen hin, mit errechneten Massen von 2,0, 3,1, 3,6, 4,3 bzw. 6,6 Erdmassen. Der Planet mit einer Umlaufzeit von 168 Tagen würde sich in der habitablen Zone befinden.[SUP][38][/SUP]
Interessant finde ich, dass man bei den Umlaufzeiten anscheinend garantiert genau so die Titius-Bodische Reihe anwenden kann (ich hab's noch nicht nachgerechnet) und dann kongruente Ergebnisse zu unserem Planetensystem erhält. ;)
Ebenfalls bemerkenswert finde ich, dass es zwischen dem 4. und dem 5. Planeten eine eben solche Lücke zu geben scheint wie zwischen Mars und Jupiter?
Was mich weiterhin einmal interessieren würde: Wie hoch würde die Schwerkraft auf einen hypothetischen Astronauten wirken, wenn er auf dem 4. Planeten (also dem in der habitablen Zone und mit den 168 Tagen Umlaufdauer) aussteigen täte? - Vorraussetzung: Dieser 4. Planet hat die gleiche mittlere Dichte wie die Erde, beim 4,3-fachen der Erdmasse dann aber einen deutlich größeren Radius.

In der auf der Wiki-Seite verlinkten Alpha-Centauri-Sendung spricht Harald Lesch davon, dass unser Sonnensystem innerhalb der ersten Milliarde Jahre seiner Existenz von einem Stern tangiert worden sei, der in einem Abstand an unserer Sonne vorbeizog, dass er zwar den Löwenanteil des solaren Staubgürtels mitriss, aber weit genug entfernt blieb, um die Bahnen der Planeten nicht dauerhaft zu beschädigen! - Hier könnte aber unter anderem auch die Ursache des "Nach-außen-Wanderns" des Neptuns auf seine heutige Bahn (er befand sich in der Frühzeit des Sonnensystems einmal zwischen der Saturn- und der Uranus-Bahn!) und das Kippen des Uranus um über 90° begründet liegen, wie auch einige andere Merkwürdigkeiten, wie die Rückläufigkeit des Neptun-Mondes Triton oder die hohen Bahn-Exzentrizitäten der Zwergplaneten Pluto, Sedna, usw.
Wenn also stellare Begegnungen im "Leben" langlebiger Sterne die Regel (oder eben "normaler Alltag" ^^) sind, dann ist es doch denkbar (und sollte sich aus den Erkenntnissen über UNSER Sonnensystem ergeben), dass auch Tau Ceti mindestens einmal (aber auf Grund seiner 10 Mrd. Jahre langen Existenz möglicherweise schon mehrmals!) von einem Stern sehr nah passiert (tangiert) worden sein muss? - Und hier genau sehe ich einen durchaus möglichen Grund für die Tatsache, dass Tau Ceti heute noch immer von solch einer mächtigen Staubscheibe umkreist wird und warum die Rotationsachse dieses Sterns auf die Seite gekippt ist. Die Staubscheibe ist demnach eine mächtige Trümmerwolke aus miteinander kollidierten Planeten, deren Bahnen von dem vorbeiziehenden Stern (oder im Laufe der Jahrmilliarden mehreren Sternen) extrem stark gestört wurden. - Und wie wir wissen, war es ziemlich glücklichen Umständen zu verdanken, dass die Erde heute noch existiert! Wäre der marsgroße Theia in einem steileren Winkel mit der Erde kollidiert, hätten wir heute im Bereich der Erdbahn einen mächtigen Asteroidengürtel - und uns gäbe es nicht!
Außerdem würde das Szenario eines vorbeiziehenden Sterns (oder mehrerer) am logischsten das Fehlen von Gasriesen um Tau Ceti erklären. :)

Staubhaltige Grüße von Toni
 
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Bynaus

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(ich hab's noch nicht nachgerechnet)

Warum nicht?

Vorraussetzung: Dieser 4. Planet hat die gleiche mittlere Dichte wie die Erde, beim 4,3-fachen der Erdmasse dann aber einen deutlich größeren Radius.

Seien M, R etc. die Verhältnisse von Masse, Radius etc. zwischen diesem Planeten und der Erde, also z.B. M_planet/M_erde.

Da gilt, M ~ DR^3, und Ge = M / R^2, können wir einsetzen: Ge = DR. Da du annimmst, D = 1, gilt: Ge = R oder Ge = M^(1/3). Also: Ge = 4.3^0.33 = 1.6 Ge.

Tatsächlich ist die Dichte eines massiveren Planeten wohl nicht gleich wie jene der Erde, da er, selbst bei identischer Zusammensetzung, stärker komprimiert würde. Man schätzt, dass R = M^0.27. Also hat der Planet einen R = 4.3^0.27 = 1.5 und damit ein Ge = 4.3 / 1.5^2 = 1.9

Die Staubscheibe ist demnach eine mächtige Trümmerwolke aus miteinander kollidierten Planeten

Dafür ist sie, denke ich, zu weit vom Stern entfernt. Dort draussen bilden sich keine Planeten...

Die Staubscheibe ist demnach eine mächtige Trümmerwolke aus miteinander kollidierten Planeten

Asteroiden sind auf der Höhe der Erdbahn nicht langfristig stabil. Ein solcher Gürtel würde im Lauf der Jahrmilliarden in die Sonne fallen (genauso wie alle erdnahen Asteroiden, übrigens - zumindest jene, die nicht mit einem der Planeten kollidieren oder aus dem System geworfen werden...).
 
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